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第1章 绪论1

1.1 煤矸石概述1

1.2 煤矸石填料工程技术发展现状3

1.2.1 煤矸石作填料的工程应用3

1.2.2 煤矸石路堤研究4

1.2.3 加筋筋材特性试验研究现状6

1.2.4 煤矸石对地下水系统污染模拟研究7

1.2.5 煤矸石中重金属及酸根离子污染修复方法7

1.3 本书内容7

第2章 煤矸石及格宾网材料工程特性10

2.1 煤矸石材料特性10

2.1.1 煤矸石的组成成分10

2.1.2 煤矸石颗粒级配试验13

2.1.3 煤矸石液塑限试验20

2.1.4 煤矸石击实试验23

2.1.5 煤矸石的pH及含硫量试验26

2.2 煤矸石力学特性27

2.2.1 煤矸石承载比试验27

2.2.2 煤矸石直剪试验31

2.2.3 不同掺土量煤矸石物理指标之间的关系34

2.2.4 煤矸石的水稳性38

2.3 煤矸石浸泡特性39

2.3.1 浸泡时间对污染淋溶特性的影响39

2.3.2 固液比对污染淋溶特性的影响40

2.3.3 pH对污染淋溶特性的影响41

2.3.4 浸泡前后煤矸石微观结构变化41

2.4 双绞合六边形钢丝网材料特性42

2.4.1 双绞合六边形钢丝网的物理特性42

2.4.2 双绞合六边形钢丝网的力学特性和耐久性43

2.5 双绞合六边形钢丝网片拉伸特性试验44

2.5.1 钢丝拉伸试验结果分析46

2.5.2 网片拉伸试验结果分析47

2.5.3 不同单元尺寸网片的拉伸试验对比分析55

2.5.4 网孔尺寸和网丝直径对拉伸试验结果的影响58

2.5.5 拉伸曲线模拟与分析61

2.6 双绞合六边形钢丝网片绞边强度试验67

2.6.1 绞边强度试验装置与试验方案67

2.6.2 绞边强度试验结果分析70

2.6.3 不同单元网孔尺寸的网片绞边试验对比79

2.6.4 绞边试验与拉伸试验对比分析80

第3章 煤矸石与格宾网界面摩擦特性82

3.1 界面摩擦简介82

3.2 界面摩擦方案84

3.3 界面摩擦数据分析90

3.3.1 不同掺土量煤矸石剪应力与剪切位移之间的关系曲线90

3.3.2 煤矸石剪应力与剪切位移的关系曲线描述94

3.3.3 煤矸石剪应力与剪切位移关系曲线的拟合97

3.3.4 不同掺土量煤矸石直剪试验残余强度的衰减量102

3.3.5 不同掺土量煤矸石峰值抗剪强度分析104

3.3.6 不同掺土量煤矸石残余抗剪强度分析106

3.3.7 不同掺土量煤矸石峰值强度与残余强度对比分析109

3.3.8 格宾网与煤矸石之间的界面似摩擦系数110

第4章 煤矸石动态淋溶对地下水的影响112

4.1 煤矸石空隙率的影响112

4.1.1 金属的淋溶特性113

4.1.2 硫酸盐和硝酸盐的淋溶特性115

4.2 数值拟合分析117

4.3 不同污染物间相互影响分析117

第5章 煤矸石淋溶液在地下水系统中运移的数值模拟119

5.1 区域自然环境概况及水文地质条件119

5.1.1 自然环境概况119

5.1.2 水文地质条件119

5.2 公路周边地下水环境现状119

5.3 淋溶污染物运移的数值模拟120

5.3.1 模拟参数的确定120

5.3.2 淋溶液污染组分运移规律数值模拟121

第6章 加筋煤矸石路堤边坡稳定性分析126

6.1 加筋边坡设计理论简介127

6.2 加筋边坡土压力计算128

6.3 加筋边坡的拉筋设计129

6.3.1 边坡未加筋时的稳定性验算129

6.3.2 筋材的容许强度129

6.3.3 筋材设计130

6.4 加筋边坡稳定性验算132

6.4.1 外部稳定性验算133

6.4.2 内部稳定性验算135

6.5 多级边坡的设计及稳定性分析137

6.5.1 多级边坡的设计原则137

6.5.2 二级边坡的设计及稳定性分析137

6.5.3 三级边坡的设计及稳定性分析145

第7章 煤矸石路堤沉降与应力数值分析153

7.1 引言153

7.2 模型建立与参数选取154

7.2.1 FLAC3D模型建立154

7.2.2 FLAC3D计算假定155

7.2.3 本构模型与参数选择155

7.3 煤矸石路基沉降影响因素的敏感性分析157

7.3.1 填筑高度对煤矸石路基沉降的影响157

7.3.2 包边土厚度对煤矸石路基沉降的影响162

7.3.3 压实度对煤矸石路基沉降的影响163

7.4 煤矸石路基应力影响因素的敏感性分析165

7.4.1 煤矸石路基竖向压应力的影响因素分析165

7.4.2 煤矸石路基水平向应力的影响因素分析170

7.5 煤矸石路堤在交通荷载作用下的动力响应研究174

7.5.1 交通荷载在FLAC3D软件中的实现174

7.5.2 计算模型建立与参数选取175

7.5.3 动力计算结果分析177

7.5.4 交通荷载作用下煤矸石路堤边坡稳定性分析181

第8章 基于实测数据的煤矸石路堤沉降预测186

8.1 引言186

8.2 高速公路煤矸石路堤沉降预测方法186

8.2.1 双曲线拟合法187

8.2.2 指数曲线拟合法187

8.2.3 星野法188

8.2.4 灰色理论预测法189

8.2.5 各种预测方法的优缺点评述191

8.3 沉降观测与沉降预测192

8.3.1 沉降观测192

8.3.2 沉降预测194

8.4 基于模糊随机可靠度理论的沉降预测结果评价196

8.4.1 模糊随机可靠度理论相关函数的建立197

8.4.2 模糊随机失效概率的计算197

8.4.3 煤矸石路堤沉降的模糊可靠度及其指标计算198

第9章 煤矸石路堤病害分析与防治200

9.1 涵洞病害工程实例200

9.1.1 工程概况200

9.1.2 涵洞沉降点监控200

9.2 煤矸石作为路堤填料的不足202

9.2.1 材料自身缺陷202

9.2.2 施工阶段的问题204

9.3 煤矸石的污染特性204

9.3.1 煤矸石的成分概述204

9.3.2 煤矸石的元素分析205

9.3.3 煤矸石PAHs205

9.4 相关防治措施206

9.4.1 涵洞结构计算206

9.4.2 包边整型207

9.4.3 振压夯实208

9.4.4 压实度控制209

9.5 动电技术对煤矸石污染地下水中污染物质的修复211

9.5.1 动电修复的基本理论211

9.5.2 动电修复的影响因素213

9.5.3 动电系统材料与方法213

9.5.4 动电修复下金属和酸根离子的迁移特性216

9.5.5 电压的确定218

9.5.6 电解质溶液浓度的确定221

9.5.7 污染初始浓度的确定222

9.5.8 土壤pH的确定225

9.6 动电技术协同静电纺PAN纳米纤维膜PRB修复污染226

9.7 电化学协同壳聚糖及改性壳聚糖PRB修复污染233

第10章 加筋煤矸石施工技术242

10.1 高填方加筋格宾煤矸石路堤施工技术242

10.1.1 高填方煤矸石路堤的新问题242

10.1.2 施工特点242

10.1.3 适用范围243

10.1.4 工艺原理243

10.1.5 材质要求244

10.1.6 工艺流程244

10.1.7 施工要点245

10.1.8 人员、材料及设备248

10.1.9 质量控制249

10.1.10 安全措施249

10.1.11 效益分析249

10.1.12 工程实例250

10.2 煤矸石混合料加筋土台背回填施工技术250

10.2.1 煤矸石混合料台背回填施工准备250

10.2.2 煤矸石混合料台背回填工艺250

10.2.3 煤矸石混合料台背碾压施工机理253

10.2.4 煤矸石混合料台背回填施工现场质量控制256

10.2.5 煤矸石混合料台背回填验收质量控制261

10.2.6 煤矸石混合料台背回填施工注意事项262

10.3 加筋材料要求及施工264

10.3.1 格宾结构264

10.3.2 加筋格宾结构270

10.3.3 土工格栅276

参考文献280